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5迁西钢铁厂余热供暖案例简介
迁西县低品位工业余热供暖项目于2014年9月开始建设,于2015年2月投入运行。项目计划回收津西、万通两座钢铁厂的余热,为厂区和县城提供集中供暖服务[13]。迁西低品位工业余热管网示意图如图10所示,津西厂区距离县城约8公里,万通厂区距离县城约4公里。
两厂的低品位余热主要包括:高炉冷却循环水(90MW)、高炉冲渣水(79MW)、25MW余热发电机组抽气(30MW)、50MW余热发电机组抽气(124MW)等,总计323MW。余热的T-Q图如图11所示,关键的取热设备如图10右侧所示。
为了降低一次侧回水温度,在迁西县城安装了楼宇式吸收式末端(如图12),可将回水温度降低至30℃以下。利用余热整合工具,设计出下述余热取热方案。
热网取热水依次回收部分高炉冷却循环水、高炉冲渣水的余热,温度提高至60℃;然后利用部分抽气驱动吸收式热泵(AHP)回收剩余高炉冷却循环水余热,温度提高至74℃;再利用抽气加热,最高供水温度可达90℃左右。
在全采暖季(11月15日至次年3月14日,共120天)内,系统运行调节策略可由图13所示的延时负荷曲线图展示。大部分的高炉冷却循环水和高炉冲渣水余热承担供热基础负荷,吸收式热泵承担基础负荷和约50MW调峰负荷,抽气承担绝大部分的调峰负荷。
通过上述供热方案可以形成最大供热能力为323MW,按照迁西县40W/m2的热指标计算,可以为800余万m2的建筑供热,年供热量可达241万GJ,相比于燃煤锅炉热源,每年可以节约8.34万吨标煤。
6总结
《余热暖民工程实施方案》颁布已半年有余,北方各地低品位工业余热集中供暖的实践正如火如荼展开。本文基于火积分析理论研究并讨论了低品位工业余热应用于城镇集中供暖系统需要解决的若干关键技术问题,包括余热采集、整合、输配、调节等。解决这些关键问题的实质就是将热源、热网、末端用户三者视为整体,统筹优化,系统化的打破低品位工业余热应用于城镇集中供暖的技术障碍,使得更多的低品位工业余热从工厂更经济地输配出去,更安全可靠地被末端用户所利用。
对于余热采集,总结了低品位工业余热在采集过程中常见的两类共性问题,提出了解决方案,并针对常见的冲渣水余热提出了一种采用非接触式换热的冲渣水余热梯级取热系统。对于余热整合,开发出了一种运用T-Q图的余热整合工具,这套余热整合工具包含了夹点优化法、弃热、热泵技术等,可用于多热源取热流程的优化。对于余热输配,指出了降低回水温度的重要意义,并归纳了几种适用于低品位工业余热供暖系统的降低回水温度技术和系统形式。对于系统运行调节,指出工业余热承担基础负荷、多家工厂互相配合、锅炉等常规热源调峰是提高系统稳定性和调节性的好方法。
最后在河北省迁西县钢铁厂余热集中供暖的工程实例中应用了上述关键问题解决方法,取得了显著的经济效益和环境效益,证明本文所介绍的方法可以有效应用于此类系统,希望对未来低品位工业余热应用于城镇集中供暖的大量实践提供指导与参考。
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